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* * * 检测技术 第7章 磁敏式传感器 恒流源温度补偿： 大多数霍尔元件的温度系数δ是正值时， 它们的霍尔电势随温度的升高而增加（1+δ△t）倍。 同时，让控制电流I相应地减小，能保持kHI不变就 抵消了灵敏系数值增加的影响 霍尔元件的灵敏系数也是温度的函数，它随温度的变化引起 霍尔电势的变化，霍尔元件的灵敏系数与温度的关系 当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增加时， 旁路分流电阻自动地加强分流，减少了霍尔元件的控制电流 恒流源温度补偿电路 控制电流 温度升到T时，电路中各参数变为 式中，α—— 霍尔元件输入电阻温度系数； β—— 分流电阻温度系数。 为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足: 升温前、后的霍尔电势不变， 经整理，忽略 高次项后得 用上式即可计算出分流电阻及所需的温度系数值 输出电极串连温度补偿电桥 温度变化引起并联的热敏电阻变化，从而调节输出电势。 热敏电阻 ＊ 采用补偿电路——电桥补偿法。 四、霍尔传感器的应用 优点: 结构简单，体积小，重量轻，频带宽，动态特性好和寿命长 应用： 电磁测量：测量恒定的或交变的磁感应强度、有功功率、无功功率、相位、电能等参数； 自动检测系统：多用于位移、压力的测量。 1. 微位移和压力的测量 测量原理： 霍尔电势与磁感应强度成正比，若磁感应强度是位置的函数，则霍尔电势的大小就可以用来反映霍尔元件的位置。 应用： 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加速度 产生梯度磁场的示意图 由两个结构相同的磁路组成的 为了获得较好的线性分布, 在磁极端面装有极靴（磁极头）, 霍尔元件调整好初始位置时, 可以使霍尔电压UH=0 。 这种传感器灵敏度很高, 但它所能检测的位移量较小, 适合于微位移量及振动的测量 。 霍尔式压力传感器 a)传感器结构原理图 b)均匀梯度磁场的磁钢外形 2. 磁场的测量 在控制电流恒定条件下，霍尔电势大小与磁感应强度成正比，由于霍尔元件的结构特点，它特别适用于微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场参数的测量。 霍尔电势是磁场方向与霍尔基片法线方向之间夹角的函数。 应用：霍尔式磁罗盘、霍尔式方位传感器、霍尔式转速传感器 霍尔式转速传感器 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。 S N 线性霍尔 磁铁 N峰值个数 霍尔转速表原理 当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。 另一种转速测量安装方法 磁性转盘的输入轴与被测转轴相连, 当被测转轴转动时, 磁性转盘随之转动, 固定在磁性转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲, 检测出单位时间的脉冲数, 便可知被测转速。磁性转盘上小磁铁数目的多少决定了传感器测量转速的分辨率。 将被测电流的导线穿过霍尔电流传感器的检测孔。当有电流通过导线时，在导线周围将产生磁场，磁力线集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿过霍尔元件，从而产生与电流成正比的霍尔电压。 3. 霍尔电流传感器 霍尔电流传感器演示 铁心 线性霍尔IC UH=KH IB 其他霍尔电流传感器 其他霍尔电流传感器（续） 霍尔钳形电流表（交直流两用） 压舌 豁口 霍尔钳形电流表演示 直流200A量程 被测电流的导线未放入铁心时示值为零 70.9A 钳形表的环形铁心可以张开， 导线由此穿过 霍尔钳形电流表演示 70.9A 霍尔钳形电流表的使用 被测电流的导线从此处穿入钳形表的环形铁心 手指按下此处，将钳形表的铁心张开 将被测电流导线逐根夹到钳形表的环形铁心中 霍尔钳形电流表的使用（续） 叉形钳形表漏磁稍大，但使用方便 用钳形表测量 电动机的相电流 4.霍尔式无刷电动机 霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子线路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。 普通直流电动机使用的电刷和换向器 无刷电动机在电动自行车上的应用 电动自行车 可充电电池组 无刷电动机 无刷直流电动机的外转子采用高性能钕铁硼稀土永磁材料；三个霍尔位置传感器产生六个状态编码信号，控制逆变桥各功率管通断，使三相内定子线圈与外转子之间产生连续转矩，具有效率高、无火花、可靠性强等特